公路隧道工程施工阶段质量风险模糊层次综合评价模型

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摘 要：文章首先对影响公路隧道工程施工阶段质量风险的人员、物、方法、环境四大因素进行了识别,建立了风险指标体系,对评价指标进行量化,构建了模糊层次综合评价模型,并以湖南省怀通公路隧道工程为例进行分析,论证了该模型的正确性.

关 键 词 ：公路隧道工程 施工阶段风险 评价指标体系 模糊层次评价模型

中图分类号:F540.3 文献标识码:A

文章编号:1004-4914（2012）02-290-04

一、引言

本文对公路隧道工程施工阶段质量风险的研究,在参考工程质量风险评价以及其他行业的风险评价研究的基础上,将风险评价的基本理论应用于公路隧道工程质量风险评价,实现对公路隧道工程施工阶段质量风险评价的研究与探讨.本文对公路隧道工程施工阶段风险评价进行全面研究,完善隧道施工质量风险管理体系,为从事隧道施工的单位和相关人员提供分析隧道施工阶段质量风险的管理方法及应用程序具有重要的理论意义和现实意义.

二、公路隧道工程施工阶段质量风险的构成与指标分析

公路隧道工程项目规模大、投资高、涉及面广、技术密集,对社会、国民、经济等要素都有着重大影响.公路隧道工程质量风险是将一般质量风险概念运用于隧道工程研究中的特例,是指隧道工程项目在设计、施工和竣工验收等各个阶段可能遭遇的质量风险.本文主要从人员的因素、物的因素、方法的因素、环境因素等四个方面对公路隧道工程项目施工阶段存在的质量风险进行分析.

1.人的因素.人是指直接参与隧道工程施工的组织者、指挥者和操作者.人作为控制的对象,是避免产生失误；作为控制动力,是充分调动人的积极性,发挥人的主导作用.人的因素影响主要包括人的技术水平、人的生理缺陷、人的心理行为以及人的错误行为等.而其中人的政治素质、业务素质和身体素质是影响质量的首要因素.故本文在总结人的指标归纳为两个:隧道工程管理者的素质和操作者的素质.

2.物的因素.公路隧道工程作为实体工程,物的因素影响是必然的.本文主要讨论物的因素主要包括材料（包括原材料、成品、半成品、构配件）和机械设备对公路隧道工程质量风险的影响.材料构成隧道工程实体的物质基础,材料费约占隧道工程造价的60%,而且品种多,数量大,所以工程材料的质量对工程项目的质量有着重要的影响,因此对公路隧道工程材料的质量进行严格控制对提高隧道工程的质量具有重要的意义.

隧道工程施工中采用了大量的各种施工机械,加快了施工进度,也促使了隧道施工技术的不断发展,而其中机械设备的选择和利用率,是主要部分.故本文以机械设备选择的合理性和机械设备的利用率作为其主要指标之一,来分析其对隧道工程质量风险的影响.

3.方法的因素.隧道工程所谓方法主要是指隧道工程项目的施工组织设计、施工方案、施工技术措施、施工工艺、检测方法和措施等.所采取的“方法”是否得当,直接影响到工程项目的质量形成,特别是施工方案是否合理和正确,不仅影响到施工质量,还对施工的进度和费用产生重要影响.因此应结合工程项目的实际情况,从技术、组织、管理、经济等方面进行全面分析,确保施工方案在技术上可行、经济上合理,方法先进,操作简便,既能保证工程项目质量,又能加快施工进度,降低成本.

4.环境的因素.影响隧道工程质量的环境因素较多,归纳起来有三个方面,即隧道工程技术环境、隧道工程管理环境和劳动环境.其中,隧道工程技术环境即隧道工程地质、地形地貌、水文地质、工程水文、气象等；隧道工程管理环境主要包括质量管理体系、质量管理制度、工作制度、质量保证活动等；劳动环境包括劳动组合、施工工作面等.在工程项目施工中,环境因素是在不断变化的,如施工过程中气温、温度、降水、风力等.前一道工序为后一道工序提供了施工环境,施工现场的环境也是变化的.不断变化的环境对隧道工程项目的质量就会产生不同程度的影响.因此,环境因素的控制,就是要通过合理确定施工方法,安排施工时间和交叉作业等,为施工活动创造有利于提高质量的环境.

三、公路隧道工程施工阶段风险评价模型的构建

1.评价指标体系的建立.根据前面对公路隧道工程施工阶段质量风险因素的分析,本文建立以下指标体系,如图1所示.

2.模糊层次评价模型的建立.

（1）确定因素的层次.设因素集为U等于（u1,u2,等,um）,ui（i等于1,2,等m）为第一层次（即最高层次）中第i个元素,它由第二层次中n个因素决定.即：

ui等于（ui1,ui2,等,uin）,（i等于1,2,等m）

（2）建立权重集.运用AHP法分析每一层中各个指标的重要程度,分别给每一指标赋予相应的权重并进行归一化处理.通过10名相关行业、有丰富经验的专家对该项目各方案中的每个因素进行打分,并运用统计方法确定出各个不同因素最终的权值大小.如下表所示:

故归一化后,一级指标权重分配为：

因素W（0.1186,0.0951,0.3265,0.4598）

同理,可以得出二级指标权重分配：

人的因素W1（0.6210,0.3790）

物的因素W2（0.5360,0.2694,0.1946）

方法的因素W3（0.5373,0.3743,0.0884）

环境的因素W4（0.4325,0.1779,0.3896）

（3）评价集建立.评价集就是评判者对评判对象可能作出的各种总的评价结果组成的集合.公路隧道工程项目施工阶段风险程度的评价是一个模糊概念,是用经典数学无法解决的.本文将评价集划分为五个等级,如下：

V等于（v1,v2,v3,v4,v5）等于{低风险,轻低风险,中度风险,较高风险,高度风险}

（4）评价矩阵.用隶属度分别描述各子因素相对于评判集V的隶属程度,得出单因素模糊评判矩阵.

其中,r'ij表示第i个一级评价指标下的第1个二级指标隶属于第j个评价等价程度,i为一级指标的数目,k为第i个一级指标下的二级指标的数目,n为评判集中评语的数目,r'ij的意义及求法如下:

首先由各位评价委员对每个被评价的子因素进行评定,然后通过统计整理的方法得到相对于子因素Vij的若干个评语:其中包括Vij1个u1级评语,Vij2个u2级评语,等以及Vijn个un级评语,则子因素层指标Vij隶属于第uk级评语的程度即隶属度为:

（5）模糊综合评价运算.

一级模糊综合评判:

二级模糊综合评判：

式中,bk（k等于1,2,等,p）表示评判对象按第一层次中所有因素评价时,第k个元素的隶属度.B为模糊综合评价的结果；W为模糊评价因素权重集合.

此为风险指标评价的最终结果,从中可以直观地反映出某公路隧道工程施工阶段所面临的质量风险.

四、案例分析

1.工程概况.湖南省HT高速公路是国家高速公路网“7918网”规划南北纵向线中的第7纵―包头至茂名国家高速公路的重要组成部分,是湖南省“五纵七横”高速公路网规划中的第5纵.HT高速公路起自怀化市竹田西互通,与SH高速公路怀化连接线相接,并与包茂高速公路JH段相接,路线全长197.636Km.

本项目位于湖南省最偏远的湘西南,项目区处于云贵高原向江南丘陵的过渡地带――雪峰山之西麓,呈南高北低的总体地貌格局,地势起伏明显,高差较大,侵蚀、溶蚀构造地貌形成沟溪较发达.其隧道多处于板岩地区,围岩情况整体性较差,多为薄层结构,水系发育,围岩遇水软化易崩解,节理裂隙较发育,围岩级别和原设计有多处不符,针对复杂的施工环境和技术难度,有三位专家参与施工阶段风险因素的预测工作,分别是项目经理、风险分析专家和技术专家.

2.施工阶段风险评价.根据前文评价指标体系的建立以及层次评价模型的构建,可以确定一级指标和二级指标的权重分配以及评价集的划分.

用隶属度分别描述各子因素相对于评判集V的隶属程度,得出单因素模糊评判矩阵如下：

一级模糊综合评判:

B1等于W1°R1等于（0.156,0.204,0.297,0.288,0.115）

B2等于W2°R2等于（0.259,0.2411,0.295,0.135,0.071）

B3等于W3°R3等于（0.184,0.165,0.256,0.25,0.145）

B4等于W4°R4等于（0.237,0.222,0.215,0.223,0.103）

二级模糊综合评判,并做归一化处理后为：

此为湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险指标评价的最终结果,得出HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险等级为较高风险.根据以上结果可以得出湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险分布饼状图：

3.风险评价结果分析及应对.根据以上对湖南省HT高速公路隧道工程施工阶段质量风险进行评价,可以得出以下结论：

（1）在人员的因数、物的因素、方法的因数、环境的因素四个影响因素中,方法因素和环境因素所占的比重较大,为主要风险.为减少方法因素引起的质量风险,项目部应积极引进先进的技术（如提高掘进效率和光爆效果等）、采取正确的施工工序（例如：控制好掌子面掘进、阶掘进和二衬施工工序的调整以及钢筋原材料的加工等工序调整工作）.对于环境因素引起的质量风险,项目部应该积极做好地质预报和监控量测工作,及时掌握隧道施工中隧道的地质情况和隧道初支变形、沉降等,以其指导施工,以确保施工的安全与质量,同时建立良好的劳动保障以及质量安全控制制度,以此促使施工有条不紊地进行.

（2）在四大影响因素中,人员风险所占的比重次之,为较主要风险.为减少经济风险,项目部应根据施工实际情况积极召开技术交流和技术交底会议以及多种形式的培训工作等,提高项目部隧道工程施工管理水平和施工队伍现场操作,从而使施工管理者的施工管理水平和施工操作者的操作水平得到提高,并且更好地与施工现场实际情况相结合,使施工隧道质量风险得到较好的控制.

（3）物的因素所占的比重最小,为次要风险.为控制这种因素对质量风险的影响,项目部保证机械使用的合理性与正确性,购置先进的设备,尽量避免设备闲置,以确保施工的效率,在实际操作中,重视技术交底工作,使机械的操作更加规范,保障隧道施工的顺利进行.

五、结论

该评价模型具有可行性和易操作性等特点,通过以上建立的指标体系和模型,可以对某一公路隧道工程施工阶段质量风险进行评价,从而得出隧道工程的质量风险水平.

参考文献：

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4.杜栋.庞庆华.现代综合评价方法与案例[M].北京:清华大学出版社,2005

5.胡建兰,王鹏飞,史庆忠.建筑工程施工安全事故的模糊综合评价法[J].建筑安全,2007（4）

（作者单位：长沙理工大学 湖南长沙 410000）

（责编:贾伟）